کلید های قدرت, مقالات
نظریه و روش های قطع قوس
آذر
نظریه قطع‌قوس
نظریه قطع‌قوس
مواد عایقی که در کلید قدرت مورد استفاده قرار می گیرند باید دو عملکرد متنوع داشته‌باشند.
1- زمانی که کلید قدرت باز است باید مابین زبانه ها عایق کافی را ایجادکنند
2- در زمان باز شدن کلید باید قوس ایجاد شده را از بین ببرند.
نکته دوم نیاز به توضیح بیشتر دارد. برای توضیح این موضوع شرایطی را در نظربگیرد که اتصال کوتاه و یا خطا در سیستم رخ‌دهد. رله برای جلوگیری از ادامه کار در محیط خطا یک سیگنال به کلید قدرت ارسال می‌کند. زمانی که زبانه‌های کلید قدرت باز شود قوس ایجادمی‌شود. این قوس توسط تکنیک و عایق مناسب ایجادشود.
روشهای قطع‌قوس :
به دو روش این کار قابل انجام‌است :
- 1- روش مقاومت بالا
- 2- روش مقاومت پایین و یا روش قطع جریان صفر
در روش قطع بالا ، مقاومت در چندین پله افزایش پیدا می‌کند تا جریان به مقدار صفر رسیده و از ایجاد قوس جلوگیری به عمل بیاید. باید اطمینان حاصل شود كه سرعت افزایش مقاومت یا كاهش آن غیر طبیعی نباشد زیرا این امر می تواند منجر به تولید ولتاژهای ناشی مضر در سیستم شود. مقاومت قوس را می توان با روشهای مختلفی مانند افزایش یا خنک کردن قوس و غیره افزایش داد.
محدودیت روش مقاومت بالا
دشارژ قوس دارای مقاومتی طبیعی‌است زیرا بیشتر انرژی از طریق کلید قدرت دریافت‌می‌شود ، بنابراین باید در ساخت پارامترهای کلید قدرت مانند مقاومت مکانیکی و غیره دقت لازم را داشته باشید. بنابراین این روش در کلید قدرت‌های DC و یا AC در ولتاژهای پایین و یا متوسط وصل‌می‌شود.
روش دوم تنها برای حالت AC قابل پیاده سازی‌است. این روش در بخش صفر امواج AC عمل می‌کند.
دو تئوری برای توصیف این پدیده وجوددارد :
1- تئوری بالانس انرژی
2- تئوری طبقه ولتاژ
قبل از ریز شدن در دو مورد بالا نیازاست با اصطلاحات فوق آشنا شویم
1- ولتاژ محصور :
این ولتاژی‌است که در زمان باز شدن زبانه ها و زمان ایجاد قوس شکل می‌گیرد.
2- ولتاژ برگشتی :
ولتاژی که پس از پایان یافتن تمام نوسانات گذرا و قوس در مدار باقی می‌ماند.
3- ولتاژ برگشتی اکتیو:
ولتاژ برگشتی در زمان پروسه اختفای قوس
4- ولتاژ قوس :
این ممکن‌است به عنوان ولتاژهایی که در دو سر زبانه در طول قوس ظاهرمی‌شود ، تعریف‌شود. این نقطه ای فرض‌می‌شود که ولتاژ به میزان حداکثری و جریان به مقدار صفر می‌رسد.
1- تئوری متعادل سازی انرژی :
زمانی که زبانه‌های کلید قدرت در حال باز شدن‌است ، ولتاژ محصور برابر با صفر‌است و در زمانی که زبانه ها باز‌است میزان مقاومت برابر با صفر‌است. از این موضوع می توان نتیجه گرفت که حداکثر گرمای تولید شده در بین این دو مورد قرار دارد و میزانی تخمینی‌است ، حال این تئوری بر این اساس استواراست که سرعت تولید گرما بین زبانه‌های قطع کننده مدار پایین تر از میزانی‌است که دما در این مکان در حال حذف شدن‌است.بنابراین اگر بتوان نرخ خنک شدن سیستم را افزایش داد این موضوع قابل کنترل‌می‌شود.
2-تئوری طبقه ولتاژ
قوس به دلیل یونیزه شدن فاصله بین زبانه ها ایجادمی‌شود. بنابراین مقاومت در مرحله اولیه بسیار کوچک‌است یعنی وقتی که کنتاکت بسته‌است و با جدا شدن تماس ، مقاومت در حال افزایش‌است. اگر یون ها را در مرحله اولیه توسط بازترکیب آنها با مولکول‌های خنثی یا قرار دادن عایق با سرعت سریعتر از سرعت یونیزاسیون حذف کنیم ، قوس قطع‌می‌شود. یونیزاسیون در جریان صفر بستگی به ولتاژهایی دارد که به عنوان ولتاژ محدود کننده شناخته‌می‌شود.
برای یک سیستم ایده آل داریم :
از این رو v ولتاژ محصور
V ولتاژ در لحظه قطع
L و C سلف سری و خازن موازی در سیستم‌است.
اینک یک سیستم فرضی را در نظر بگیرید . همانطور که در شکل زیر نشان داده‌شده‌است ، در این حالت به دلیل وجود مقاومت محدود ، ولتاژ محصور از بین‌می‌رود. در اینجا فرض بر این‌است که جریان 90 درجه عقب تر از ولتاژاست اما در شرایط عملی ممکن‌است بسته به زمان چرخه ای که در آن خطا رخ می‌دهد این درجه متنوع باشد.
حالا تاثیر قوس ولتاژی را در نظربگیرید ، اگر ولتاژ قوس در سیستم گنجانده‌شود ، ولتاژ محدود کننده افزایش می‌یابد. اگرچه ولتاژ محدود کننده با تأثیر دیگری از ولتاژ قوس که مخالف جریان جاری است و باعث تغییر در فاز جریان‌می‌شود از بین‌می‌رود ، بنابراین با ولتاژهای اعمال شده آن را به فاز بیشتری می‌رساند. از این رو جریان هنگامی که ولتاژ از مقدار صفر عبورمی‌کند ، در حد اوج خود نیست.نظریه قطع‌قوس
مقالات مرتبط :
خواص گاز SF6 در کلید های قدرت پست های GIS